城市沥青路面温差发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种城市沥青路面温差发电系统，城市沥青路面温差发电系统，其特征是，在城市沥青路面内布设水流管网，水流管网并联于城市沥青路面下铺设的水源管道上，在水流管网与城市沥青路面之间布设若干温差发电模块。本实用新型专利技术通过温差发电模块对路面温度进行采集，可以起到平衡路面温度与环境温度的作用，提高路面结构受温度影响的耐久性和使用性能，同时温差发电具有性能可靠、无污染、无噪音、永续使用的优势，产生的电能也可以作为道路照明、红绿灯等市政工程用电的补充。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种路面发电技术，尤其是ー种城市浙青路面温差发电系统。
技术介绍
温差发电技术是利用塞贝克效应将热能直接转化为电能的新型发电技木。近年来，随着高性能热电材料的不断研发，温差发电技术在各个领域被不断的应用和推广，如航天器上的放射性同位素温差发电器、汽车尾气余热回收系统、海洋温差能的利用等。目前，该技术仅在特定的高端
进行应用，在路面热能利用领域尚无应用先例
技术实现思路
本技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供ー种城市浙青路面温差发电系统，该系统利用温差发电效应，通过温差发电模块，将浙青路面与水的温差转化成电能进行利用，同时减弱温度效应对路面的影响，提高路面的使用性能和耐久性。为实现上述目的，本技术采用下述技术方案ー种城市浙青路面温差发电系统，在城市浙青路面内布设水流管网，水流管网并联于城市浙青路面下铺设的水源管道上，在水流管网与城市浙青路面之间布设若干温差发电模块。所述水源为自来水或地下水。本技术通过在城市浙青路面内布设水流管网，水流管网内的低温水来自城市自来水管道、地下水或其他水源(本文以自来水为例进行说明)，利用浙青路面高温和水管低水温形成的温差发电。浙青路面作为直接暴露在自然环境下的建筑结构，直接受到太阳辐射、气温、风カ等自然因素的影响，会接受积蓄大量的路面热能，在夏冬季会达到较为极端的路面温度值。这就会直接影响到路面的使用性能和耐久性(路面温度过高会引起路面车辙，路面温度过低会引起低温开裂)。该项技术是对路面热能进行利用，同时减弱温度效应对路面的影响，提高路面的使用性能和耐久性。在浙青路面结构内设置水流管网，与城市道路下设的自来水管道(此处以自来水管道为例)相连，引用其中的流动水进入路面管网，以水为传递热能的媒介平衡浙青路面温度与环境温度，同时形成具有较大温差的特定接触面用以温差发电，流动水參与完成热能的传递和温差发电后流回原有的城市自来水系统，形成循环。浙青路面温差发电技术核心的技术要点是温差发电系统内热端和冷端的设计与选择。该项技术以浙青路面或流经浙青路面加热后的热自来水为热端，以深埋地下常温或低温的自来水为冷端。该项浙青路面温差发电系统包括三个主要部分浙青路面结构内布设的水流管网、水流管网与城市道路下铺设的自来水管道的有效连接、在特定位置布设温差发电模块形成的发电系统。I)水流管网的布 设考虑到热能在浙青里面结构内的分布和水流管网对浙青路面结构使用性能的影响，水流管网可布设在路面以下IOcm深度处(实施时需先根据具体的路面结构类型进行试验、理论验证)。水流管网的长度、布置形式以水流流出时水温与浙青路面结构温度一致为宜。需考虑水流流速、城市道路路面的功能分区和对路面结构使用性能的影响等。水流管网布置的位置以人行道、交通量较小的车道区域为宜，以承受较小行车荷载为区域选择标准。水流管网是整个浙青路面温差发电系统中重要且最易受到破坏的环节，因此水流管网材料的选择和施工运营期对其保护非常重要。水流管网宜采用具有较高导热性能、较高强度和耐久性的材料。另外，浙青路面结构施工时可以使用掺加石墨等掺加剂的浙青混合料以提高结构的导热性能，进而提高温差发电的效率。2)水流管网与自来水、暖气管道的连接连接部分的设置要考虑城市自来水管道的布置的特点管道平行于道路中心线布置；管道通常布置在人行道或行车较少的车道下；管道埋深通常在2m左右。以减小对自来水系统的影响为设置原则。连接部分控制循环水进去浙青路面管网的阀门需设置在路面以上或易操作的位置并注意保护，主管道与循环管道管径差异、水压差异要协调好，同时应做好连接部分防止水渗漏的措置。3)温差发电模块的布设无论夏季还是冬季，浙青路面结构与自来水之间都存在较大的温度差，这一温度差不宜通过浅埋自来水管道来实现，该项技术通过将管道内循环水引入浙青路面结构内水流管网的方法加以解决。循环水刚进入浙青路面结构时，两者会有较大的温度差异，然后会受到浙青路面加热或冷却，循环水流回自来水管道。因此，温差发电模块主要布置在以下区域水流管网前段，循环水与浙青路面温差较大的区域，可直接将温差发电模块贴在水流管道上。温差发电模块布设的数量和密度可根据路用电器的电压、实际路面情况及经济性来确定。温差发电模块是现有的技术，可在市场上买到，在此不再赘述。温差发电材料选择是整个发电模块最重要的环节，宜选用经济性好、热电转换效率高的新型材料。目前市场上具有较高品质因数的低温发电材料是Bi2Te3-Bi2Se3固溶体(N型)和Bi2Te3-Sb2Te3固溶体(P型)，如广东富信电子科技有限公司生产的TEG1-127-2. 8-3. 5-200型温差发电组件等。但是，随着科技的进步新型的更高效的温差发电材料会不断出现，要及时更新采用新材料新技术。温差发电模块需设置蓄电装置，调节温差发电电能的使用，如果需要还需要设置直流交流电转换装置，温差发电产生的电能为直流电。本技术的有益效果是，该项浙青路面温差发电技术通过温差发电模块对路面温度进行采集，可以起到平衡路面温度与环境温度的作用，提高路面结构受温度影响的耐久性和使用性能，同时温差发电具有性能可靠、无污染、无噪音、永续使用的优势，产生的电能也可以作为道路照明、红绿灯等市政工程用电的补充。附图说明图I本技术结构示意图；图2是温差发电模块构造示意图；图3是水流管网平面布设示意图；图4是水流管网与主管道连接示意图； 图5是温差发电模块布置示意图； 其中I.导电体，2.导热绝缘保护外壳，3.隔热保护外壳，4.接触热端，5.接触冷端，8.自来水管道，10.阀门，12.温差发电模块，13城市浙青路面，14.水流管网。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术进ー步说明。如图1-5所示，ー种城市浙青路面温差发电系统，在城市浙青路面13内布设水流管网14，水流管网14并联于城市浙青路面13下铺设的水源管道上，在水流管网14与城市浙青路面13之间温差最大区域的水流管网14上设有若干温差发电模块12。温差发电模块12通过电路与用电设备相连。水源为自来水8或暖气或地下水，或者其他位于城市路面下方的液体。城市浙青路面13作为直接暴露在自然环境下的建筑结构，直接受到太阳辐射、气温、风カ等自然因素的影响，会接受积蓄大量的路面热能，在夏冬季会达到较为极端的路面温度值。这就会直接影响到路面的使用性能和耐久性(路面温度过高会引起路面车辙，路面温度过低会引起低温开裂)。该项技术是对路面热能进行利用，同时减弱温度效应对路面的影响，提高路面的使用性能和耐久性。在城市浙青路面13内设置水流管网14，与城市道路下设的自来水管道8 (该处以自来水管道为例)相连，引用其中的流动水进入路面管网，以水为传递热能的媒介平衡浙青路面温度与环境温度，同时形成具有较大温差的特定接触面用以温差发电，流动水參与完成热能的传递和温差发电后流回原有的城市自来水系统，形成循环。浙青路面温差发电技术核心的技术要点是温差发电系统内热端和冷端的设计与选择。该项技术以浙青路面或流经浙青路面加热后的热自来水为热端，以深埋地下常温或低温的自来水为冷端。该项浙青路面温差发电系统包括三个主要部分浙青路面结构内布设的水流管网14、水流管网14与城市道路下铺设的自来水管道8的有效连接、在特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市浙青路面温差发电系统，其特征是，在城市浙青路面内布设水流管网，水流管网并联于城市浙青路面下铺设的水源管道上，在浙青路面...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚占勇，李帅，张堃，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：实用新型
国别省市：